Размножение растений - Plant reproduction

Размножение растений это производство нового потомства на растениях, которое может быть достигнуто половым путем или бесполый размножение. Половое размножение производит потомство путем слияния гаметы, в результате чего потомство генетически отличается от родителя или родителей. Бесполое размножение дает новые особи без слияния гамет, генетически идентичные родительским растениям и друг другу, за исключением случаев, когда мутации происходить.

Бесполое размножение

При бесполом размножении мужские и женские гаметы не сливаются, как при половом размножении. Бесполое размножение может происходить посредством бинарного деления. подающий надежды, фрагментация, образование спор, Регенерация и вегетативное размножение. У растений есть два основных типа бесполого размножения, при которых создаются новые генетически идентичные растения. клон родительского человека. Вегетативный размножение предполагает вегетативный участок исходного растения (бутонизация, кущение и т. д.) и отличается от апомиксис, который является заменой полового размножения и в некоторых случаях включает семена. Апомиксис встречается у многих видов растений, а также у некоторых нерастительных организмов. Об апомиксисе и подобных процессах у нерастительных организмов см. партеногенез.

Естественный вегетативный воспроизведение - это процесс в основном встречается в травянистый и древесный многолетнее растение растений, и обычно включает структурные модификации корень или же корни и у нескольких видов листья. Большинство видов растений, использующих вегетативное размножение, делают это как средство сохранения растений в течение многих лет, позволяя им выживать от одного сезона к другому и часто способствуя их увеличению в размерах. Растение, сохраняющееся в каком-либо месте за счет вегетативного размножения особей, составляет клональная колония; один таран или кажущаяся особь клональной колонии генетически идентична всем остальным в той же колонии. Расстояние, на которое растение может перемещаться во время вегетативного размножения, ограничено, хотя некоторые растения могут производить рамы из ветвящихся корневищ или столонов, которые покрывают большую площадь, часто всего за несколько вегетационных сезонов. В каком-то смысле этот процесс не является одним из воспроизведение но одна из выживания и увеличения биомассы особи. Когда человек организм увеличивается в размере за счет размножения клеток и остается неизменным, процесс называется вегетативный рост. Однако при вегетативном размножении новые растения, которые появляются в результате, являются новыми особями почти во всех отношениях, кроме генетических. Основным недостатком вегетативного размножения является передача патогенов от родителей к потомству; Патогенные микроорганизмы не передаются от растения к его семенам (при половом размножении или при апомиксисе), хотя бывают случаи, когда это происходит.^[1]

Семена, созданные апомиксис являются средством бесполого размножения, включая образование и распространение семян, которые не происходят в результате оплодотворения эмбрионы. Hawkweed (Hieracium), одуванчик (Тараксак), немного Цитрусовые (Цитрусовые) и Кентукки голубая трава (Мятлик луговой) все используют эту форму бесполого размножения. Псевдогамия встречается у некоторых растений с апомиктическими семенами, где для инициирования роста эмбриона часто требуется опыление, хотя пыльца не вносит генетический материал в развивающееся потомство.^[2] У растений встречаются и другие формы апомиксиса, в том числе генерация апомиксиса. саженец в замене семени или генерации луковицы вместо цветов, где производятся новые клонированные особи. Бесполое размножение - это тип воспроизводства, при котором потомство происходит только от одного родителя, таким образом, наследуя характеристики родителя.

Структуры

А корневище видоизмененный подземный стебель, служащий органом вегетативного размножения; верхушки корневища могут отделяться как новые растения, например, полиподия, Ирис, диванная трава и крапива.

Пространственные воздушные стебли, называемые бегуны или же столоны, являются важными органами вегетативного воспроизводства у некоторых видов, таких как клубника, многочисленные травы, и немного папоротники.

Случайный бутоны образуются на корнях у поверхности земли, на поврежденных стеблях (например, на пнях срубленных деревьев) или на старых корнях. Они развиваются в надземные стебли и листья. Форма бутонизации называется сосущий это воспроизведение или регенерация растения по побегам, возникающим из существующего корневая система. Виды, которые обычно производят присоски, включают: Вяз (Ульмус), Одуванчик (Тараксак), и многие члены Роза семья, такая как Роза и Рубус.

Растения любят лук (Allium cepa), гиацинт (Гиацинт), нарцисс (Нарцисс) и тюльпаны (Тюльпан) воспроизводятся, деля свои подземные луковицы в больше луковиц. Другие растения, такие как картофель (Solanum tuberosum) и георгин (Георгина) воспроизвести аналогичным методом с использованием подземных клубни. Гладиолусы и крокусы (Крокус) воспроизводятся аналогичным образом с клубнелуковицы.

использование

Самая распространенная форма размножения растений, используемая людьми, - это семена, но используется ряд бесполых методов, которые обычно являются усовершенствованием естественных процессов, в том числе: обрезка, прививка, бутонизация, наслоение, деление, разделение корневищ, корней, клубней, луковиц, столонов, побегов и т. д. и искусственное размножение в лаборатории клонирование тканей. Чаще всего для размножения используют бесполые методы. сорта с индивидуальными желательными характеристиками, которые не реализуются из семян.^[3] Размножение плодовых деревьев часто выполняется окулированием или прививкой желаемых сортов (клоны ), на подвои которые также являются клонами, размножаются стул.

В садоводстве «черенок» - это ветка, отрезанная от матери. растение ниже междоузлия а затем укоренился, часто с помощью жидкость или порошок для укоренения содержащий гормоны. Когда сформировался полноценный корень и листья снова начинают прорастать, клон становится самодостаточным растением,^[4] генетически идентичен.

Примеры включают черенки стеблей ежевика (Rubus occidentalis), Африканские фиалки (Сенполия), вербены (Вербена) для производства новых растений. Связанное с этим использование черенков прививка, где стебель или почка присоединяются к другому стеблю. Питомники Предлагаем к продаже деревья с привитыми стеблями, которые могут давать четыре и более разновидностей родственных плодов, в том числе яблоки. Наиболее распространенное использование прививки - это размножение культурных сортов на уже укоренившиеся растения, иногда используют подвой, чтобы уменьшить рост растений или защитить их от повреждения корней. патогены.^[5]

Поскольку вегетативно размножаемые растения являются клонами, они являются важными инструментами в исследованиях растений. Когда клон выращивают в различных условиях, различия в росте могут быть приписаны воздействию окружающей среды, а не генетическим различиям.^[4]

Половое размножение

Половое размножение включает два основных процесса: мейоз, который переставляет гены и уменьшает количество хромосомы, и оплодотворение, который полностью восстанавливает хромосому. диплоид номер. Между этими двумя процессами разные типы растения и водоросли различаются, но многие из них, в том числе все наземные растения, пройти смена поколений, с двумя разными многоклеточными гаплоидный, содержащий один набор хромосомы в каждой ячейке. Гаметофит производит мужские или женские особи. гаметы (или оба) в процессе деления клеток, называемого митоз. У сосудистых растений с отдельными гаметофитами женские гаметофиты известны как мега-гаметофиты (мега = большие, они производят большие яйцеклетки), а мужские гаметофиты называются микрогаметофитами (микро = маленькие, они производят маленькие сперматозоиды).

Слияние мужских и женских гамет (оплодотворение) дает диплоид зигота, который развивается путем деления митотических клеток в многоклеточную спорофит.

Зрелый спорофит производит споры к мейоз, иногда называемый "редукционный отдел "потому что пары хромосом снова разделены, чтобы сформировать единый набор.

У мхов и печеночников гаметофит относительно велик, а спорофит представляет собой гораздо меньшую структуру, которая никогда не отделяется от гаметофита. В папоротники, голосеменные, и цветущие растения (покрытосеменные) гаметофиты относительно небольшие, а спорофиты намного крупнее. У голосеменных и цветковых растений мегагаметофит содержится в яйцеклетка (который может развиться в семя), а микрогаметофит содержится в пыльца зерно. Это известно как оплодотворение.

История полового размножения растений

В отличие от животных, растения неподвижны и не могут искать половых партнеров для размножения. В ходе эволюции ранних растений абиотические средства, включая воду и ветер, переносились сперма для размножения. Первые заводы были водный, как описано на странице "Эволюционная история растений ", и свободно выпускал сперму в воду, которая переносилась потоками. Примитивные наземные растения, такие как печеночники и мхи, имели подвижную сперму, которая плавала в тонкой пленке воды или попадала в капли воды из мужских репродуктивных органов на женские органы. По мере развития более высоких и сложных растений изменения в смена поколений эволюционировал; в Палеозой эра прогимноспермные растения воспроизводится с помощью спор, рассеянных ветром. Семенные растения, включая семенные папоротники, хвойные породы и кордаиты, которые были все голосеменные, возникла 350 миллионов лет назад; у них были зерна пыльцы, содержащие самец гаметы для защиты спермы в процессе передачи от мужской части к женской. Считается, что насекомые питались пыльцой, и растения, таким образом, эволюционировали, чтобы использовать насекомые активно переносить пыльцу с одного растения на другое. Семеноводческие растения, в том числе покрытосеменные и голосеменные, имеют гетероморфное чередование поколений с крупными спорофитами, содержащими значительно сокращенные гаметофиты. Покрытосеменные имеют отличительные репродуктивные органы, называемые цветками, с плодолистики, а женский гаметофит сильно редуцируется до женского зародышевого мешка всего с восемью клетками. Мужской гаметофит состоит из пыльцевых зерен. Сперматозоиды семенных растений неподвижны, за исключением двух старших групп растений: Cycadophyta и Гинкгофита, у которых есть жгутиковые сперматозоиды.

Цветущие растения

Цветущие растения являются доминирующей формой растений на суше и размножаются половым и бесполым путем. Часто их самой отличительной особенностью являются репродуктивные органы, обычно называемые цветками. Половое размножение у цветковых растений включает производство мужских и женских особей. гаметы, перенос мужских гамет в женские семяпочки в процессе, называемом опыление. После опыления оплодотворение происходит, и семяпочки превращаются в семена в течение фрукты. После того, как семена будут готовы к рассредоточение, плод созревает, и различными способами семена освобождаются от плода, и через разное время и при определенных условиях семена прорастать и вырасти в следующее поколение.

В пыльник производит мужчина гаметофиты которые пыльцевые зерна, которые прикрепляются к стигме поверх карпель, в котором расположены женские гаметофиты (внутри семяпочек). После того, как пыльцевая трубка прорастает по стилю плодолистика, сперма из пыльцевого зерна мигрирует в семяпочку, чтобы оплодотворить яйцеклетку и центральную клетку в женском гаметофите в процессе, называемом двойное оплодотворение. В результате зигота развивается в эмбрион, а триплоидный эндосперм (одна сперматозоид плюс двухъядерная женская клетка) и женские ткани семяпочки дают начало окружающим тканям в развивающемся семени. Яичник, который произвел женский гаметофит (ы), затем превращается в фрукты, который окружает семя (я). Растения могут либо самоопыление или же перекрестно опылять.

Опыление

Цветок орхидеи

У растений, которые используют насекомых или других животных для перемещения пыльцы от одного цветка к другому, у растений развились сильно измененные части цветка, чтобы привлечь опылителей и облегчить перемещение пыльцы от одного цветка к насекомому и от насекомого обратно к следующему цветку. . Цветки растений, опыляемых ветром, как правило, не имеют лепестков и чашелистиков; как правило, производится большое количество пыльцы, и опыление часто происходит в начале вегетационного периода, прежде чем листья могут помешать распространению пыльцы. Многие деревья, травы и осоки опыляются ветром, поэтому они не нуждаются в цветах.

У растений есть ряд различных средств для привлечения опылителей, включая цвет, запах, тепло, нектарные железы, съедобную пыльцу и форму цветка. Наряду с модификациями, затрагивающими вышеупомянутые структуры, два других условия играют очень важную роль в половом размножении цветковых растений: первое - время цветения, а второе - размер или количество цветков. Часто виды растений имеют несколько больших, очень эффектных цветков, в то время как другие дают много мелких цветков, часто цветы собирают вместе в большие соцветия, чтобы максимизировать их визуальный эффект, становясь более заметными для проходящих опылителей. Цветы - это стратегии влечения, а сексуальное самовыражение - это функциональные стратегии, используемые для создания следующего поколения растений, при этом опылители и растения совместно эволюционировали, часто в некоторой экстраординарной степени, очень часто принося взаимную пользу.

Цветочные головки с дисковыми и лучевыми соцветиями.

Самое большое семейство цветковых растений - орхидеи (Орхидные ), по оценкам некоторых специалистов, насчитывает до 35000 видов,^[6] у которых часто есть узкоспециализированные цветы, которые привлекают определенных насекомых для опыления. Тычинки модифицируются, чтобы производить пыльцу в кластерах, называемых поллинии, которые привязываются к насекомым, заползающим в цветок. Форма цветов может заставить насекомых проходить мимо пыльцы, которая «приклеивается» к насекомому. Некоторые орхидеи даже более узкоспециализированы: формы цветов имитируют форму насекомых, чтобы привлечь их, чтобы попытаться «спариться» с цветами, у некоторых даже есть запах, имитирующий насекомых. феромоны.

Еще одна большая группа цветковых растений - это Сложноцветные или семейство подсолнечника, насчитывающее около 22 000 видов,^[7] которые также имеют сильно измененные соцветия, которые представляют собой цветы, собранные вместе в головки, состоящие из композиции отдельных цветов, называемых цветочками. Кочаны с цветками одного пола, когда цветки пестичные, функционально тычинчатые или состоят из всех обоеполых соцветий, называются гомогамными и могут включать головки дисковидного и лигулифлористого типа. Некоторые излучающие головы тоже могут быть гомогамными. Растения с головками, имеющими соцветия двух или более половых форм, называются гетерогамными и включают лучистые и дискообразные формы головы, хотя некоторые лучистые головки также могут быть гетерогамными.

Папоротники

Папоротники обычно производят большие диплоиды со стеблем, корнями и листьями; и на плодородных листьях называется спорангий, споры производятся. Споры высвобождаются и прорастают, образуя короткие тонкие гаметофиты, которые обычно имеют форму сердца, маленькие и зеленые. Гаметофиты или слоевище, производят подвижные сперматозоиды в антеридия и яйцеклетки в отдельных архегония. После дождя или когда роса оставляет пленку воды, подвижные сперматозоиды разбрызгиваются от антеридий, которые обычно образуются на верхней стороне слоевища, и плавают в пленке воды к антеридиям, где они оплодотворяют яйцеклетку. Чтобы способствовать скрещиванию или перекрестному оплодотворению, сперма высвобождается до того, как яйцеклетки станут восприимчивыми к сперме, что повышает вероятность того, что сперма оплодотворяет яйцеклетки различных слоевищ. А зигота образуется после оплодотворения, из которого вырастает новое спорофитное растение. Состояние наличия раздельных спорофитов и гаметофитов называется смена поколений. Другие растения с аналогичными репродуктивными средствами включают Псилотум, Lycopodium, Селагинелла и Equisetum.

Мохообразные

В мохообразные, который включает в себя печеночники, роголистник и мхи, размножаются половым путем и вегетативно. Гаметофит - наиболее известная фаза растения. Все это небольшие растения, растущие во влажных местах, и, как и папоротники, имеют подвижные сперматозоиды с жгутики и нуждаются в воде для облегчения полового размножения. Эти растения начинаются как гаплоидная спора, которая перерастает в доминирующую форму, которая представляет собой многоклеточное гаплоидное тело с листоподобными структурами, которые фотосинтезировать. Гаплоидные гаметы продуцируются в антеридиях и архегониях путем митоза. Сперматозоиды, выделяемые антеридиями, реагируют на химические вещества, выделяемые спелыми архегониями, плывут к ним в пленке воды и оплодотворяют яйцеклетки, производя диплоидные зиготы. Зигота делится митотическим делением и превращается в спорофит, который является диплоидным. Многоклеточный диплоидный спорофит образует структуры, называемые капсулы со спорами. Капсулы со спорами производят споры путем мейоза, а при созревании капсулы лопаются, и споры высвобождаются. Мохообразные демонстрируют значительные различия в структуре размножения, и вышесказанное является основным планом. У некоторых видов каждый гаметофит относится к одному полу, в то время как другие виды производят и антеридии, и архегонии на одном и том же гаметофите, который, таким образом, является гермафродитом.^[8]

Половая морфология

Смотрите также

дальнейшее чтение

Норман К. Элстранд (2018). Секс на кухонном столе: романтика растений и вашей еды. Издательство Чикагского университета. ISBN 978-0226574899.

внешняя ссылка

Простой видеоурок по размножению растений

[plant_resistance_to_herbivores_and_pathogens-1] Фриц, Роберт Э .; Симмс, Эллен Луиза (1992). Устойчивость растений к травоядным и патогенам: экология, эволюция и генетика. Чикаго: Издательство Чикагского университета. п. 359. ISBN 978-0-226-26554-4.

[2] «Архивная копия». Архивировано из оригинал на 2009-10-26. Получено 2009-10-25.CS1 maint: заархивированная копия как заголовок (связь)

[introduction_to_plant_science_a01-3] Введение в растениеводство. Дельмар Томсон Обучение. 2004. с. 296. ISBN 978-1-4018-4188-1.

[rooting_cuttings_of_tropical_trees-4] а ^б Укоренение черенков тропических деревьев. Лондон: Научный совет Содружества. 1993. стр. 9. ISBN 978-0-85092-394-0.

[introductory_horticulture_a04-5] Рейли, Х. Эдвард; Шрай, Кэрролл Л. (2004). Введение в садоводство. Олбани, штат Нью-Йорк: обучение Delmar / Thomson. п. 54. ISBN 978-0-7668-1567-4.

[6] Орхидные во флоре Северной Америки @ efloras.org

[7] Asteraceae флоры Северной Америки @ efloras.org

[8] Ловетт Дуст, Джон и Лесли Ловетт Дуст. 1988. Репродуктивная экология растений: модели и стратегии. Нью-Йорк: Издательство Оксфордского университета. С. 290.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]